烟台地区土壤温度变化特征及预测模型研究

王 选耀 （鲁 东 大 学 资 产 与后 勤 管 理 处 ， 山 东 烟 台 ２６４０２５）
摘 要 ：根 据烟 台某一 气象站提供 的 ２００３年 与 ２００５年气 象资料及 土壤温度数 据 ，对此 地 区土壤Hale Waihona Puke Baidu温度 的变化特征 及其 预报
模型进行 了研究 。结果表 明：各 个土层 土壤 温度 变化规律基 本一致 ，１月份土壤 温度 最低 ，到 ７月份 达到 最 高值 ，同时也
表 现 出土 壤 温 度 年 变化 振 幅 随 深度 增加 而 减 小 的 规 律 。基 于 气 象 因子 的 多元 回 归模 型 对 深 层 土 壤 温度 预 测 精 度 不 够 理 想 ，
而 ＢＰ人 工神 经 网 络模 型 （ＡＮＮ —ＢＰ） 相 比 多元 回 归模 型 则 能显 著提 高预 测精 度 ，是 一 种 良好 的土 壤 温度 预 测模 式 。 图 ５，
Ｓｏｉｌ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ Ｙａｎｔａｉ ａｒｅａ
Ｗ ＡＮＧ Ｘｕａｎ—ｙａｏ
（Ｒｅａｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ ａｎｄ Ｃａｐｉｔａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｌｕｄｏｎｇ Ｕｎｗｅ￣ｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４０２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｄａｔａ ａｎｄ ｄａｔａ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｓｕｐｐｌｉｅｄ ｂｙ ａ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｔａｉ，ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒ— ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｒｅａ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｌａｗｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｒ ｎ— ｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ，ａｎｄ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｅｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎ Ｊａｎｕａｒｙ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａ— ｔｕｒｅ ａｐｐｅａｒ ｉｎ Ｊｕｌｙ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ ｂａｓｅｄ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｌｏｗ． Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＡＮＮ — ＢＰ ｂｅｉｎｇ ａ ｇｏｏｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｓｏｉｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ；ｓｏｉｌ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｍ ｏｄｅｌ
了解 土壤 温度变 化 规律 ，开 展土壤 温 度预 报 ，能 为农业 生产 调 控措 施提 供理 论依 据 ，但 土壤 温度 的变 化 主要 受辐 射平 衡 、土 壤 的热力 学性 质及 土壤 的热 通量 影 响 ，土壤 温度 与影 响 因子之 间 存在 着复 杂 的非线 性 关 系 ，经 验模 型难 以全 面描 述诸 多 因素 的影 响 。基 于 此 ，首先 分 析 了 ２００３年与 ２００５年烟 台某 一 气象 站 提 供 的 ５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ与 ２０ｃｍ层土 壤 温度 的年 变化 ，并 探讨 了气 象 因子 与各 层土 壤温 度 的相关 性 ，建 立 了基 于气 象 因子 的各层 土壤 温度 多元 线性 回归 预 测模 型 ，最后 将 ＢＰ人 工神 经 网 络应 用 到 土壤 温 度预 测 中 ，并 比较 了两 种模 型 的预测 精度 。
０ 引 言
土壤 温度 不仅 影 响着植 物 的光合 作用 、种 子 的萌 发 、幼苗 和根 系 的生 长 ，而且 还影 响着 植物 对水 分 的 吸收 与输送 以及 土壤 中有 效养 分 的变化 等 ，因此 ，土壤 温度 是 土壤 环境 的重 要 因素之 一 ｌｌ ｊ，许 多 科技 工 作 者 对土壤 温度 进行 了研 究 。
第 ２６卷 第 ４期 ２０１０年 １１月
农 业 系 统 科 学 与 综 合 研 究
ＳＹｓＴＥＭ ＳＣＩＥＮＣＥＳ ＡＮＤ ＣＯＭ ＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ ＳＴＵＤＩＥＳ ＩＮ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ
Ｖｏ１．２６． Ｎｏ．４ ＮＯＶ．， ２０１０
烟 台地 区土 壤 温 度 变 化 特 征 及 预测 模 型研 究
１ 材 料 和 方 法
所用 数 据为 烟 台某 一气 象 站提供 ，包括 ２００３、２００５年全 年 每天 平 均气 温 （ ）、最 高气 温 （℃ ）、最 低 气温 （℃ ）、相 对湿 度 、绝对 湿 度 、平 均 地 面 温 度 （℃ ）、最 高地 面温 度 （℃ ）、最 低 地 面温 度 （ ）、 Ｅｌ照 时数 （ｈ）、风 速 （Ｉｎ·ｓ ）、５ｃｍ 土 层 温 度 （℃ ）、１０ｃｍ 土 层 温 度 （ｏＣ）、１５ｃｍ 土 层 温 度 （ｃＩＣ） 和
表 ２，参 １０。
关 键 词 ：气 象 因子 ；土壤 温 度 ； 变化 特 征 ；预 测 模 型
中 图分 类 号 ：Ｓ１５２．８
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００１—００６８ （２０１０）０４—０ ４ ８７—０６
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｄｙｎａｍ ｉｃｓ ａｎｄ Ｆｏｒｅｃａｓｔ Ｍ ｏｄｅｌ ｏｆ